DE3914680C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Herzschrittmacher ge­ mäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

In den ersten Jahren der Schrittmachertherapie wurden nur einfache, im Ventrikel, d. h. der Herzkammer, stimulierende Systeme angewandt. Dies war durch die damaligen techni­ schen Möglichkeiten in den frühen 60er Jahren vorgegeben. Trotzdem hat man schon bald den Nutzen einer Vorhof/Kammer­ synchronisation in hämodynamischer Hinsicht erkannt. So wurde schon 1963 von Nathan in dem Artikel "An Implantable Synchronized Pacemaker for the Long-Term Correction of Complete Heartblock" in Circulation 23; 1963, Seiten 682 ff. die Anwendung eines vorhofgetriggerten ventrikelstimulie­ renden Systems beschrieben. Dieser Artikel machte die Vor­ teile einer Frequenzsteuerung bei gleichzeitiger Vorhof/ Kammersynchronisation durch Erfassen des Vorhofpotentials deutlich. Solche Schrittmacher sind insbesondere bei Patienten mit kompletem AV-Block von Vorteil, d. h. bei einer Unterbrechung des Erregungsleitungssystems im Herzen, das den normalen Rhythmus aufrechterhält, wenn gleichzeitig die Sinusknotenfunktion noch erhalten ist. Probleme, das Vorhof-, d. h. atriale Signal zuverlässig zu detektieren, führten in den vergangenen Jahren zur Ent­ wicklung einer Vorhofschraubelektrode, die mit einer korkenzieherartigen Schraubwendel oder dgl. in die Vorhof­ wand "eingeschraubt" wird. Ab Mitte der 70er Jahre gelang es, mit sogenannten VAT- Schrittmachern die Vorhofsignale zu erfassen und zum Triggern der Herzstimulation in klinischer Anwendung einzusetzen.

Dem theoretischen Vorteil einer möglichen Anwendung sol­ cher vorhofgetriggerter VAT-Systeme, die heute DDD-Systeme oder Zweikammersysteme genannt werden, stehen jedoch erheb­ liche Probleme in der Praxis entgegen. Zum einen ist das Problem einer festen Verankerung der Elektroden im Vorhof, sei es durch Schraubelektroden oder durch Einlegen einer Elektrode in das Herzohr, nicht befriedigend gelöst. Das zweite Problem betrifft die Instabilität des Vorhofrhyth­ mus. Eine Übersicht findet sich hierzu in dem Buch von E. Alt, Schrittmachertherapie des Herzens, perimed Verlag, Er­ langen (1989), Seiten 94f, 99 (Tab. 10), 265-267, 269f. Bei vielen Patienten, bei denen eine Störung der Erregungsleitung vorliegt, liegen auch gleichzeitig Störungen der Erregungsbildung vor. Dies bedeutet, daß neben einem zeitweise normalen Sinusrhythmus schnelle Vorhofarrhythmien im Sinne von Vorhofflimmern oder Vorhofflattern bestehen können, daß sich aber auch Sinus­ knotenfunktionsstörungen im Sinne einer zu langsamen Sinus­ knotenfunktion ausdrücken können. Man spricht dann von einem sogenannten Brady-Tachy-Syndrom, bzw. wenn zusätzlich die AV-Leitung gestört ist, von einer Zweiknotenerkrankung. Bei schnellen Vorhofarrhythmien wird die Herzkammer inadä­ quat im Rhythmus der Vorhofarrhythmie stimuliert, bei Sinusknotenschädigungen und mangelndem Anstieg der Sinus­ frequenz ist die Stimulationsfrequenz für die Kammer zu langsam. Aus technischen Beschränkungen hinsichtlich einer zuverlässigen Erfassung des Vorhofsignals und aufgrund der beschränkten Aussagekraft des Vorhofsignals ergeben sich für eine nicht unbeträchtliche Patientenzahl Einschränkun­ gen für derzeit verwendete Zweikammer- bzw. DDD-Systeme.

Um die Probleme hinsichtlich einer instabilen Verankerung der Vorhofelektrode zu vermeiden, wurde es vorgeschlagen, ein flottierendes Elektrodenpaar im Vorhof innerhalb einer einzigen Stimulationselektrode vorzusehen. Dieses Konzept wurde bereits 1979 von Antonioli in dem Buch: Cardiac Pacing, PACE Symposium, Montreal Editor: C. Meere unter dem Titel: "A Simple P-Sensing Ventricle Stimulating Lead Driving a VAT Generator" vorgestellt. In der US-Patent­ schrift 43 13 442 von Knudson wird ein entsprechender Herz­ schrittmacher beschrieben, der die atrialen Impulssignale integriert und eine Stimulationsfrequenz entsprechend dem integrierten Vorhofsignal einstellt. Mit dieser Methode ist zwar keine direkte Synchronisation zwischen Vorhofschlag und Kammerschlag möglich, jedoch eine Anpassung der Schlagfrequenz der Kammer an die mittlere Vorhoffrequenz.

Das Konzept, die atrialen Signale indirekt mit einer mehr­ poligen Elektrode zu erfassen, entspricht der schon viele Jahre in der Elektrophysiologie mit passageren Elektroden ausgeübten Technik, mit vier- bzw. sechspoligen Elektroden das atriale Signal mitzuerfassen. Dabei werden in der Re­ gel zwei Elektrodenpunkte, also ein Elektrodenpaar, im Ven­ trikel und ein bis zwei Elektrodenpaare im Vorhof inner­ halb eines gemeinsamen Elektrodenkörpers benutzt. Neuere Entwicklungen in der Elektrodentechnologie machen darüber hinaus die Anwendung von dünnen mehrpoligen Elektroden möglich, deren Durchmesser nur etwa 1,6 Millimeter beträgt.

In der Vergangenheit war es allerdings für die Auswerte­ elektronik von Herzschrittmachern nicht einfach, diese in­ direkt erfaßten Signale des Vorhofes bei flottierender Elektrodenlage zu erfassen. Nachdem aber zwischenzeitlich die Mikroprozessortechnik fortgeschritten ist, ist es mög­ lich, durch geeignete Eingangsfilter und Eingangsverstär­ ker sowie entsprechende Verarbeitung des im Vorhof indi­ rekt wahrgenommenen Signals ein Steuersignal für eine vorhofsynchron getriggerte ventrikuläre Stimulation inner­ halb eines DDD-Systems abzuleiten.

Das Problem der Erfassung des Vorhofsignals mit einer ein­ zigen, nicht mit der Vorhofwand in Kontakt stehenden Elek­ trode löst jedoch nicht das Problem der Instabilität des herzeigenen Vorhofsignals, das, wie oben erläutert, sowohl zu schnell als auch zu langsam ausgeprägt sein kann. Da die Kammerfrequenz bei einem reinen DDD-Schrittmacher die­ sem Vorhofsignal angepaßt wird, kann daraus eine inadäquat zu schnelle oder zu langsame Kammerfrequenz resultieren.

Um unabhängig von der Frequenz des Vorhofs eine richtige, der Belastung des Patienten angepaßte Stimulationsfrequenz in der Herzkammer zu erreichen, wurden in der Vergangenheit verschiedene Konzepte für frequenzadaptive Schrittmacher vorgeschlagen:

Krasner beschreibt in der US-Patentschrift 35 93 718 einen Herzschrittmacher, bei dem die externe Thoraximpedanz ge­ messen wird, woraus dann die Atemfrequenz erfaßt und zur Steuerung der Stimulationsfrequenz herangezogen wird.

Nappholz beschreibt in der US-Patentschrift 47 02 253 einen Herzschrittmacher, mit dem zur Messung der Impedanz ein Meßstrom abgegeben wird, mit dem Ziel, über diese Impe­ danzmessung die Atmung zu erfassen und für die Steuerung der Stimulationsfrequenz heranzuziehen.

Salo wendet gemäß der US-Patentschrift 46 86 987 ein ähn­ liches Verfahren zur Impedanzmessung für die Bestimmung des Schlagvolumens der rechten Herzkammer an.

Lekholm verwendet zum Erfassen der Atemfrequenz gemäß der US-Patentschrift 46 97 591 ebenfalls eine Impedanzmessung.

In der US-Patentschrift 46 94 830 beschreibt derselbe Er­ finder einen Herzschrittmacher, bei dem aus der Änderung der Stimulationsspannung und der Stimulationsstromstärke während eines jeden abgegebenen Stimulationsimpulses durch Division der genannten beiden Werte die jeweilige Impedanz und aus deren Änderung indirekt die Atemfrequenz erfaßt werden kann, die dann wiederum für die Steuerung der Stimulationsfrequenz herangezogen wird. Dies gelingt aber nur in solchen Fällen, in denen eine reine Schrittmacherstimulation stattfindet. Herzeigenschläge lassen sich mit diesem Verfahren nicht zur Frequenzsteuerung und zum Erfassen der Atemfrequenz heranziehen. Hierin liegt eine wesentliche Limitierung dieses Systems.

Alle diese genannten Systeme verwenden die erfaßbare Änderung der Impedanz, um daraus die Atemfrequenz zu bestimmen und zur Frequenzstimulation der Herzkammer heranzuziehen. Eine vorhofsynchrone Steuerung der Herzfrequenz in der Herzkammer ist mit solchen Systemen allein nicht möglich, da sie über keine geeigneten Maßnahmen verfügen, um auch die Vorhofaktivität zu erkennen.

Aus der DE-OS 35 45 359 ist ein Herzschrittmacher bekannt, bei dem zum Erfassen eines mit der Atmung korrelierenden Signales die Amplituden der Herzaktions­ signale, die sogenannten R-Zacken, ausgewertet werden, da deren Schwankungen mit dem Takt der Atmung des Herzschrittmacherträgers korrelieren. Hierbei wird jeweils von positiver zu negativer Spitze der R- Zacke gemessen, wobei die Abstände zwischen den jeweiligen Spitzenwerten das Maß für das Atemsignal abgeben. Auch bei diesem Herzschrittmacher ist keine Möglichkeit vorgesehen, die Stimulationsfrequenzsteuerung an die Vorhofaktivität anzupassen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Herzschrittmacher der in Rede stehenden Art anzugeben, bei dem mit geringem meßtechnischen und geringem operativen und energetischen Aufwand aus der Herzaktivität Steuersignale für die Stimulationsfrequenz gewonnen werden können, wobei die Möglichkeit bestehen soll, mit einfachen Mitteln die Herzfrequenz vorhofsynchron zu steuern.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Demgemäß macht sich die Erfindung die Tatsache zunutze, daß die Resultante aller elektrischen Herzeigenströme bei der Depolarisation der Herzmuskelzellen, d. h. der sogenannte Summenvektor, während des Erregungsab­ laufes eine bestimmte Größe und Richtung aufweist. Wird diese vektorielle elektrische Erregung, d. h. das durch das Herz durchlaufende intrakardiale Signal, mit Hilfe einer bipolaren Elektrode spannungsmäßig und amplitudenmäßig erfaßt, dann treten je nach Ausrichtung der bipolaren Elektrode in bezug zu dem vektoriellen elektrischen Feld Laufzeitunterschiede der Einzelsignale auf. Liegen die beiden Elektrodenpunkte der bipolaren Elektrode parallel zu dem Vektor, so wird ein bi­ polares Signal erzeugt, welches das unipolare hinsichtlich der Amplitude übertrifft. Ist die bipolare Elektrode senk­ recht zur Ausbreitungsrichtung der elektrischen Erregung angeordnet, so entstehen nahezu zeitgleiche Potentiale an den beiden Einzelelektroden, die sich gegenseitig subtra­ hieren. Da die Ausrichtung des vektoriellen elektrischen Feldes während des Erregungsablaufes durch die momentane Herzgeometrie bestimmt ist, die wiederum eine Funktion der Atmung und damit der vom Zwerchfellstand abhängigen Lage des Herzens im Thorax und der sich damit auch ändernden Beziehung von Summenvektor zu bipolarer Elektrodenanordnung ist, kann durch eine Auswertung der Amplituden­ schwankungen des bipolaren intrakardialen Signals die Atmung ermittelt werden, die dann als Steuergröße für die Einstellung der Stimulationsfrequenz verwendet wird. Die Atmung, bevorzugt die Atemfrequenz, aber auch Atemfrequenz und Atemtiefe, kann entweder allein für diese Einstellung oder in Verbindung mit einem weiteren Steuerparameter herangezogen werden, wobei die Atmung primär oder nur unterstützend für diese Steuerung verwendet werden kann. Im letzteren Fall wäre dann der weitere Steuerparameter primär für die Einstellung der Stimulationsfrequenz maßgebend. Dies trüge der Bedeutung Rechnung, daß Herzschrittmacher mit mehreren über Sensoren erfaßten Steuerparametern heutzutage mehr und mehr Verwen­ dung finden, weil hierdurch die Sicherheit einer adäquaten Stimulationsfrequenz deutlich erhöht werden kann.

Die Erfassung des intrakardialen Signals kann in der Herz­ kammer, im Vorhof oder zwischen Vorhof und Herzkammer er­ folgen. Hierbei sind die Amplitudenschwankungen bei einer Erfassung in der Herzkammer am geringsten und am größten bei einer Erfassung zwischen Herzkammer und Vorhof. Wird lediglich das elektrische Vorhofsignal erfaßt, so kann ein vorhofgetriggerter, sogenannter VDD-Herzschrittmacher mit einer Stimulation der Herzkammer eingesetzt werden. In der Auswerteschaltung des Herzschrittmachers kann dann ein Ver­ gleich der nach der vorhofgetriggerten VDD-Methode errech­ neten Stimulationsfrequenz mit der aufgrund der vektoriel­ len Amplitudenschwankung des Erregungsfeldes berechneten und mit der Atemfrequenz korrelierenden Stimulationsfre­ quenz vorgenommen werden, wobei in der Auswerteschaltung nach diesem Vergleich die entsprechend geeignete Stimula­ tionsfrequenz zur Stimulation der Herzkammer ausgewählt wird. Hierbei ist auch bei einer atemgetriggerten VVI-frequenzadaptiven Frequenzstimulation eine Vorhof/Kam­ mersynchronisation entsprechend der Wahrnehmung von Vorhof­ aktionen möglich.

Bei einem Herzschrittmacher werden vorzugsweise zumindest zwei Elektrodenpunkte im Vorhof und mindestens ein Elek­ trodenpunkt im Ventrikel angeordnet. In der Auswerteschal­ tung können dann die wahrgenommenen vektoriellen Amplitu­ denschwankungen zwischen verschiedenen Elektrodenpunkten miteinander verglichen werden, so daß aufgrund dieses Ver­ gleiches die am günstigsten gelegenen Elektrodenpunkte zum Bestimmen der Atmung individuell ermittelt werden können.

Um während der Erfassung des elektrischen intrakardialen Signales Störeinflüsse durch Stimulationsimpulse zu vermei­ den, wird das intrakardiale Signal erst eine gewisse Zeit nach Abgabe eines Stimulationsimpulses aufgenommen (soge­ nanntes Blanking). Ebenso kann zur Bestimmung der vekto­ riellen Amplitudenschwankungen des intrakardialen Signales eine Signalkorrektur für stimulierte und wahrgenommene Herzeigenaktionen vollzogen werden.

Ebenso kann bei Erkennen von Vorhofflimmern eine rein fre­ quenzadaptive Kammerstimulation mit einer Frequenzadaption entsprechend der vektoriellen Amplitudenschwankung des intrakardialen Signales vorgenommen werden. In der Auswer­ teschaltung können zusätzlich noch inadäquate atriale Tachyarrhythmien wahrgenommen werden, die dann nicht zur Beeinflussung der Stimulationsfrequenz herangezogen wer­ den. In einem solchen Fall wird auf eine neue Arbeitsweise des Herzschrittmachers automatisch umgeschaltet, bei der eine frequenzadaptive Ventrikelstimulation entsprechend der vektoriellen Amplitudenschwankung des intrakardialen Signales oder entsprechend eines weiteren Steuerparameters vorgenommen wird.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unter­ ansprüchen hervor.

Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Herzschrittma­ chers gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem implantierbaren Herzschrittmachergehäuse und einer mit vier Einzel­ elektroden verbundenen Sonde, die über den Vorhof in die rechte Herzkammer geführt ist;

Fig. 2 ein schematisches Blockschaltbild zur Erklärung der Grundfunktion des Herzschrittmachers;

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Lage von Einzel­ elektroden im Herzen in bezug zu der Wellenfront des elektrischen intrakardialen Signales;

Fig. 4a, b, c jeweils direkt an einem Patienten abgenommene Signaldiagramme des elektrischen intrakardialen Signales, der daraus abgeleiteten Atemfrequenz und der direkt gemessenen Atmung des Patienten;

Fig. 5 ein detaillierteres Blockschaltdiagramm eines Herz­ schrittmachers gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zur Erläuterung weiterer Funktionen.

Ein Herzschrittmacher 1 besteht aus einem implantierbaren Gehäuse 2, in dem eine in Fig. 2 gezeigte Auswerte- und Steuerelektronik 3 aufgenommen ist, sowie aus einer mit dem Herzschrittmacher verbundenen Sonde 4, die über den rechten Vorhof 5 in die Herzkammer 6 eines menschlichen Herzens eingeführt ist. Die Sonde weist vier Elektroden 7, 8, 9 und 10 auf, wobei die Elektrode 7 an der Spitze der Sonde, die Elektrode 8 in der Herzkammer und die Elektro­ den 9 und 10 im Vorhof 5 gelegen sind. Die Sonde 4 ist mit dem Herzschrittmachergehäuse über einen quadripolaren An­ schluß 11 mit hier nur schematisch angedeuteten Anschluß­ punkten 12, 13, 14 und 15 verbunden.

Die Stimulation der Herzkammer erfolgt z. B. bipolar über die beiden in der Herzkammer gelegenen Einzelelektroden 7 und 8. Das herzeigene elektrische Signal während der Erre­ gung wird mit Hilfe zweier Einzelelektroden erfaßt, z. B. zwischen den Elektroden 7 und 8 in der Herzkammer, zwischen den Elektroden 9 und 10 im Vorhof oder etwa zwi­ schen der Einzelelektrode 8 in der Herzkammer und eine der Elektroden 9 bzw. 10 im Vorhof. Diese Erfassung erfolgt rein passiv, so daß hierfür keine von außen zugeführte Energie notwendig ist. Mit den beiden Einzelelektroden wird ein elektrisches intrakardiales Signal erfaßt, das in Fig. 2 schematisch mit 20 angegeben ist. Dieses intrakar­ diale Signal wird einem Frequenzfilter 21 und anschließend einem Signalformer 22 zugeführt. Das Frequenzfilter hat einen Frequenzbereich, der an die tatsächlich auftretenden Atemfrequenzen angepaßt ist, und erfaßt Frequenzen zwischen 0,1 Hz und etwa 1 Hz mit einem Maximum bei etwa 0,35 Hz, hat demnach Tiefpaßfunktion. Körpereigene und körperexterne Signale werden dabei ausgeblendet, so z. B. die Herzfrequenz oder körperliche Erschütterungen des Patienten. Ein vorge­ schalteter Hochpaß von 0,1 Hz dient der Grundlinienstabi­ lisierung. Das intrakardiale Signal entspricht einem EKG-Signal mit den bekannten P- bis T-Anteilen. Am Ausgang des Signalformers liegt durch die Tiefpaßfilterung dann direkt ein mit der Atmung korrelierendes Signal 23 an; vgl. auch die jeweils zweiten Zeilen in den Fig. 4a bis 4c. Aus diesem Signal wird in einer Auswertelogik 24 in bekannter Weise ein Steuersignal abgeleitet, das über eine Leitung 25 einer Steuerschaltung 26 für einen Impulsgenerator 27 zugeführt wird. Der Impulsgenerator 27 liefert dann Stimulationsimpulse 28 mit einer an die jeweilige durch die Atmung bestimmte Belastung des Patienten angepaßten Stimu­ lationsfrequenz. Die Stimulationsimpulse 28 werden bei unipolarer Stimulation der Herzkammer 6 an die Elektrode 7 und an das Herzschrittmachergehäuse als Gegenelektrode abgegeben, bei einer bipolaren Stimulation an die Elek­ troden 7 und 8 in der Herzkammer.

In Fig. 3 ist eine schematische Darstellung der elektri­ schen Vorgänge innerhalb des Herzens bei einer bipolaren Wahrnehmung dargestellt, und zwar bei zwei unterschiedli­ chen Lagen der Sonde 4 in dem Vorhof. Diese beiden Lagen sind mit 4-1 und 4-2 bezeichnet. Die beiden Elektroden sind schematisch mit 9 und 10 bezeichnet. Die elektrische Erregung kann als eine Anordnung von Dipolen 30 dargestellt werden, die sich entsprechend dem Pfeil 31 in Depolarisationsrichtung ausbreiten. In der Lage 4-1 der Sonde, d. h. bei einer zur Depolarisationsrichtung paralle­ len Ausrichtung tritt zuerst an der Elektrode 9 ein posi­ tives Potential auf, dem dann ein negatives folgt. Durch laufzeitbedingte zeitliche Verzögerung des Auftretens dieses Signals an der Elektrode 10 wird ein bipolares Sig­ nal erzeugt, welches die jeweiligen unipolar erfaßten Sig­ nale hinsichtlich der Amplitude übertrifft; vgl. die in der Figur oben linke Signaldarstellung. Die bipolare Wahrnehmung wirkt nach Art einer Differentialverstärkung. Befindet sich die Sonde in der Lage 4-2, demnach senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Erregungsfront, so entstehen an den Elektroden 9 und 10 zeitgleiche Potentiale, die sich gegenseitig subtrahieren; vgl. das in der Fig. 3 oben rechte Signaldiagramm.

Während des Betriebes des Herzschrittmachers kann davon ausgegangen werden, daß die Lage der Sonde 4 relativ raumfest ist, während sich der durch den Pfeil 31 darge­ stellte Vektor der elektrischen Erregungsfront zeitlich ändert, wobei diese zeitliche Änderung mit der Atmung korreliert. Es ist einleuchtend, daß durch eine Auswertung der Amplitudenschwankungen des bipolar erfaßten Signals sich direkt ein der Atmung entsprechendes Signal ergibt.

Fig. 4 stellt Originalregistrierungen am Patienten dar.

In Fig. 4a ist in der obersten Zeile das intrakardiale Sig­ nal 20 dargestellt, das durch eine bipolare Erfassung im Vorhof bei einem Sinuseigenrhythmus mit langsamer Frequenz mit Hilfe der Einzelelektroden 9 und 10 erfaßt ist. Nach einer Tiefpaßfilterung und gegebenenfalls Signalformung er­ gibt sich das in der zweiten Zeile ermittelte, direkt mit der Atemfrequenz korrelierte Signal 23. In der untersten Zeile ist ein Signal 40 dargestellt, das dem direkt gemes­ senen Atemsignal entspricht. Man sieht, daß die Signale 23 und 40 sehr gut miteinander korrelieren; es besteht eine geringe scheinbare Verzögerung des gefilterten Signals zur direkt gemessenen Atmung, die durch den Tiefpaßfilter bedingt ist.

In Fig. 4b ist in der ersten Zeile das intrakardiale Sig­ nal 20 dargestellt, das im Vorhof bei Stimulation in der Herzkammer mit 70 Stimulationsimpulsen pro Minute eben­ falls mit Hilfe der Elektroden 9 und 10 erfaßt wurde. Das daraus abgeleitete Signal 23 korreliert wiederum gut mit dem direkt gemessenen Atemsignal 40.

In Fig. 4c wurde das intrakardiale Signal 20 zwischen der Herzkammer und dem Vorhof erfaßt. Auch das daraus abgelei­ tete Signal 23 korreliert wiederum gut mit der direkt gemessenen Atmung entsprechend dem Signal 40.

Um jeweils das günstigste Signal 23 auszuwählen, kann vor dem Frequenzfilter 21 eine Auswahlschaltung 41 vorgesehen sein, die von der Auswertelogik 24 angesteuert wird und jeweils zwei ausgewählte Elektroden mit dem Frequenzfilter 21 verbindet. In dieser Auswahlschaltung 41 kann noch eine Ausblendschaltung integriert sein, die die ausgewählten Elektroden erst kurze Zeit nach Abgabe eines Stimulations­ impulses mit dem Frequenzfilter 21 verbindet, wodurch Störbeeinflussungen der Messung durch die relativ hohe Energie der Stimulationsimpulse vermieden werden.

In Fig. 5 ist eine Auswerteschaltung 3′ für einen vorhofgetriggerten Herzschrittmacher dargestellt. Die Vor­ hofelektroden 9 und 10 sind mit einem P-Wellendetektor 51 verbunden, der die P-Welle des intrakardialen Signals erfaßt. Dessen Ausgangssignal wird einer Verzögerungsschal­ tung 52 zugeführt, die nach etwa 150 Millisekunden ein Signal an einen Impulsgeber 53 liefert. Dieser Impulsgeber gibt ein erstes impulsartiges Steuersignal 54 an eine Vergleichs- und Auswahlschaltung 55 ab.

In einem zweiten Zweig der Auswerteschaltung 3′ wird aus den Signalen weiterer Elektroden, z. B. der Kammerelektroden 7 und 8 bzw. einer Kammerelektrode und einer Vorhofelek­ trode gemäß dem oben beschriebenen Verfahren in einer Auswerteschaltung 56 ein frequenzadaptiver Steuerparameter errechnet und einem Impulsgeber 57 zugeleitet. Dieser gibt ein impulsartiges zweites Steuersignal 58 an die Ver­ gleichs- und Auswahlschaltung 55 ab, das in diesem Falle dem oben beschriebenen und mit der Atmung korrelierenden Steuersignal entspricht. Es ist im übrigen möglich, in diesem zweiten Zweig der Auswerteschaltung die Signale eines anderen Sensors auszuwerten und daraus einen fre­ quenzadaptiven Steuerparameter zu berechnen, der nicht unbedingt mit der Atmung korreliert. Solche Steuerparameter können z. B. aus der Aktivität des Herzschrittmacherträgers, der Sauerstoffsättigung oder der Temperatur des venösen Blutes etc. ermittelt werden.

In der Vergleichs- und Auswerteschaltung 55 wird entschie­ den, welches der beiden Steuersignale 54 bzw. 58 an die Steuerschaltung 26 für den Impulsgenerator weitergeleitet wird, der dann die entsprechenden Stimulationssignale 28 an die Kammerelektroden abgibt. Bei einer vorhofgetriggerten Arbeitsweise des Herzschrittmachers wird üblicherweise das erste Steuersignal 54 von der Vergleichs- und Auswerte­ schaltung 55 weitergeleitet. Erst wenn dieses Signal keine eindeutigen Werte zeigt bzw. mit einem Erwartungswert nicht korreliert, werden die zweiten Steuersignale 58 zur Steuerung der Stimulationsfrequenz verwendet.

In einem dritten Zweig der Auswerteschaltung 3′ werden noch die von den Kammerelektroden 7 und 8 gelieferten Ventrikel­ signale ausgewertet. Das elektrische Signal wird einem QRS-Detektor 59 zugeführt, der die auf die P-Welle folgende QRS-Zacke im intrakardialen Signal detektiert. Das Detek­ torsignal wird einem ersten Eingang einer Inhibitionsschal­ tung 60 zugeleitet, dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang des P-Wellendetektors 51 verbunden ist. Außerdem erhält die Inhibitionsschaltung 60 zusätzlich von der Verzögerungs­ schaltung 52 einen Impuls, der die dort vorgegebene Zeitverzögerung von etwa 150 Millisekunden kennzeichnet. Die Inhibitionsschaltung 60 gibt ein impulsartiges Inhibi­ tionssignal 61 dann an die Vergleichs- und Auswerteschal­ tung 55 ab und sperrt diese, wenn das Ausgangssignal des QRS-Detektors 59 innerhalb der durch die Verzögerungsscha­ ltung 52 vorgegebenen Zeitspanne von 150 Millisekunden liegt. Dies tritt somit nur bei einem Herzeigenschlag auf, so daß eine Stimulation in diesem Falle nicht notwendig ist. Üblicherweise folgt die QRS-Zacke der P-Welle bei Herzeigenrhythmus nach etwa 130 Millisekunden.

Claims (10)

1. Herzschrittmacher mit einem Impulsgenerator zum Erzeu­ gen von Stimulationsimpulsen mit einer bestimmten Stimu­ lationsfrequenz, zumindest einer in dem Herzen angeord­ neten Stimulationselektrode, der die Stimulationsimpulse zugeführt werden, mit mindestens zwei ebenfalls im Herzen angeordneten Meßelektroden zum Erfassen elektri­ scher, durch physiologische Größen aufgrund einer Be­ lastung des Patienten beeinflußter Parameter, mit einer Auswerteschaltung für die Signale der Meßelektroden zum Bestimmen eines der Belastung des Patienten angepaßten Steuersignales und mit einer, von dem Steuersignal be­ aufschlagten Steuerschaltung für den Impulsgenerator zum Variieren der Stimulationsfrequenz in Abhängigkeit der Belastung des Patienten, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßelektroden (7 bis 10) das intrakardiale herzeigene Erregersignal messen, und daß die Auswerte­ schaltung (3) Amplitudenschwankungen des intrakar­ dialen Herzeigensignals bestimmt, die durch die während des Atmens des Patienten sich ändernde Ausrichtung des Vektors (31) des herzeigenen Erregerstromes in bezug zu der durch die Lage der Meßelektroden (7 bis 10) definierten Wahrnehmungsachse (4-1, 4-2) bedingt sind, sowie daraus das Steuersignal (25) für die Steuerschal­ tung (26) des Impulsgenerators (27) ableitet.

2. Herzschrittmacher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Meßelektroden (7, 8) in der Herzkammer (6) gelegen sind.

3. Herzschrittmacher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Meßelektroden (9, 10) im Vorhof (5) gele­ gen sind.

4. Herzschrittmacher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß eine Meßelektrode (7, 8) in der Herzkammer (6) und die andere Meßelektrode (9, 10) im Vorhof (5) gele­ gen ist.

5. Herzschrittmacher nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßelektroden (9, 10) im Vorhof (5) angeordnet sind, und daß die Auswerte­ schaltung (3′) des Herzschrittmachers (1) eine Schaltung (51, 52, 53) zur Steuerung der Stimulationsfrequenz mit zusätzlicher Vorhoftriggerung aufgrund der mit Hilfe der Meßelektroden (9, 10) erfaßten intraatrialen Vorhofsig­ nale (P-Wellen) aufweist.

6. Herzschrittmacher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Auswerteschaltung (3′) eine Vergleichs- und Auswahlschaltung (55) aufweist, mit der die für die vorhofgetriggerte Arbeitsweise des Herzschrittmachers errechnete Stimulationsfrequenz (1. Steuersignal 54) mit der nach der vektoriellen Amplitudenschwankung errechne­ ten Stimulationsfrequenz (2. Steuersignal 58) verglichen und eine der beiden Stimulationsfrequenzen ausgewählt wird.

7. Herzschrittmacher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Auswerteschaltung (3′) eine Vergleichs- und Auswahlschaltung (55) aufweist, mit der die für die vorhofgetriggerte Arbeitsweise des Herzschrittmachers errechnete Stimulationsfrequenz (1. Steuersignal 54) mit einer zweiten aufgrund eines anderen Steuerparameters errechneten Stimulationsfrequenz (2. Steuersignal 58) verglichen und eine der beiden Stimulationsfrequenzen ausgewählt wird.

8. Herzschrittmacher nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Herz­ schrittmacher mit multipolaren Elektroden (7 bis 10) die Auswerteschaltung (3) eine zusätzliche Auswahl­ schaltung (41) zur Auswahl von zwei Einzelelektroden (7 bis 10) als Meßelektroden aufweist.

9. Herzschrittmacher nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerte­ schaltung (3) eine Ausblendschaltung (41) aufweist, die die Meßelektroden (7 bis 10) erst eine kurze Zeitspanne nach Abgabe eines Stimulationsimpulses (28) mit der Auswerteschaltung (3) verbindet, um Störbeeinflussungen durch die hohe Energie des Stimulationsimpulses zu vermeiden.

10. Herzschrittmacher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Meßelektroden (7, 8) in der Herzkammer sowohl zur Stimulation des Herzens als auch zur Bestimmung der Amplitudenschwankung des herzeigenen Erregerstromes mit der Atmung benutzt werden.